对于服务提供者,影响无线接入盈利的主要因素是网络的成本。演进的基础设施支持不断扩大的用户基站,在设施的维护和改进过程中,服务提供者控制网络的成本变得越来越重要了。
开放式基站结构发起组织(OBSAI)
无线原始设备制造商(成员为Hyundai、 LGE、Nokia、Samsung和 ZTE )建立了开放式基站结构发起组织(OBSAI),针对收发基地站收发信机(BTS)的配置和互连,从一组通用模块中开发了一组规范。由另外一些无线原始设备制造商(成员为Ericsson、Huawei、NEC、Nortel 和Siemens)建立了一个叫做公用无线接口(CPRI) 发起组织,作为另一个业界发起组织在无线设备(RE)和其控制器(REC)之间定义了一个公用接口。这两个标准的目标大体上相同,定义公用接口标准,建立一个开放的硬件市场,降低传统上与建立新基站相关的开发成本。
针对下一代的基站,OBSAI定义了一个模块结构、OBSAI规范还对内部模块接口定义了规范。像OBSAI这样的业界规范加速了获取现成的模块,任何制造商可以用这些规范开发完整的基站。接口标准导致器件和解决方案提供者之间更加激烈的竞争。这样降低了设备供应商的整个成本,同时还减少了产品上市时间,使得制造者把研究资金专用于基站的附加服务和创新。对于终端用户,得到的是低成本的附加服务。
OBSAI论坛建立了开放式内部接口规范和模块规范,覆盖传送、控制、基带和无线领域。针对把公用模块整合至基站收发信机(BTS),OBSAI规范提供结构、功能描述以及最小要求。
BTS功能块之间的内部接口指定为参考点1(RP1)、参考点2(RP2)和参考点3(RP3)。RP1规范包括控制数据和至所有块的时钟信号。RP2规范规定了传送块和基带块之间的用户数据包,RP3提供了针对用户接口和基带块与RF块之间的信令数据(图1)。

随着分布式基站结构和遥控无线头的出现,RP3接口的重要性增加了。在点对点配置以及网络拓扑结构里,这些新的网络拓扑结构使用一个简单的基带块控制多个RF块。图2为BTS与遥控RF单元(RRU)的实例。为这些新的配置,定义了RP3-01协议规范,扩展至OBSAI系列规范的 RP3协议规范。说明了支持几个RRU拓扑结构,包括前述的BTS和RRU之间的点对点连接,以及链路、树和分枝和环型拓扑结构。除了支持数据传送到多个 RRU,RP3-01扩展还提供了映射RP1控制信息到RP3基带链路的功能。针对数据和控制信息分布,为了使所需连接的数目最小,这个功能在这些较新的配置中是很关键的。
用低成本FPGA实现OBSAI
现场可编程门阵列FPGA在下一代无线设备中扮演了重要的角色。由于无线协议正在发展,需求也在变化,FPGA提供了快速和灵活的平台,使产品可以迅速上市。拥有SERDES的FPGA器件易于多速率协议的实现,因为可以向用户提供更新的速率和协议逻辑,这是由于软FPGA知识产权核的更新。新的更新服务、3G/4G、数据和视频服务对带宽提出了更高的要求,移动操作者经常期望能够降低成本。基础设施更新是无线基础设施市场的重要部分。新的低成本,灵活地集成了基于 SERDES的FPGA对改变设备的市场提供了上佳的服务,这种FPGA拥有高带宽、小尺寸和低成本串行协议解决方案。

由于FPGA的灵活性,它们被广泛地用于实现无线产品。然而对成本敏感的无线设计,较高的成本使其不是最佳的选择。直到最近,用 FPGA实现无线产品的设备供应商不得不选择昂贵的高端产品,因为它们是唯一具有嵌入式SERDES的器件,以支持OBSAI规范的物理层要求。对制造商来说,最终总成本是较高的。因此这些高成本的FPGA只用于样机,对于大批量的产品,设备供应商将其转成基于ASIC的设计。最近引入的具有嵌入式 SERDES的低成本FPGA为设备设计者提供了最佳的解决方案。因此加速了产品的上市时间,并使这些FPGA的成本适合大批量的生产。革命性的FPGA 产品是低成本的LatticeECP2M,基于SERDES的FPGA。
基于SERDES的FPGA在OBSAI应用中提供了理想的解决方案。它支持物理链路层(Layer 1)、数据链路层(Layer 2)和OBSAI-RP3-01规范的传输层(Layer 3)。还支持OBSAI规范的3个标准比特率 (768 Mbps、1536 Mbps 和3072 Mbps)。通过提供给用户的IP核支持数据链路层和传输层的功能。通过位映射I/O管理指定核功能的控制和状态参数,可能是硬连线或者是与可编程寄存器相接口。用户可通过GUI选项产生基于所要求的配置。有些选项支持CDMA 、WCDMA、GSM/EDGE和802.16。
FPGA解决方案还能实现OBSAI传输层的功能,这些功能包括:Mux/Demux功能、快速Ethernet 端口(MII)、支持RP3-01 O&M信息成帧/同步/布线、基于可编程位图的Ethernet 和 RP3-01信息插入,符合802.16传输规则。

FPGA实现OBSAI解决方案分成硬IP、软IP和用户逻辑,参见图3。
可编程技术的优点
开放式业界规范,诸如 CPRI 和OBSAI 已经建立了现场标准,设备设计者可以从各种资源中选择解决方案。在解决方案中关键的差别是在灵活性方面。FPGA为设计者提供了灵活性,当业界规范变化或需求更新时,它提供了更新的路径。
针对包含演进规范的应用,或者所要求的用户逻辑(即实现OBSAI应用层功能),对于设计者来说可编程技术是主要的优点,且必不可少。可编程技术使系统设计者能在应用层合并供应商的特殊逻辑,同时灵活地提供多种速率,以及发展的新标准(或者扩展现有的标准)。LatticeECP2M的嵌入硬IP具有功率和性能优势,能在物理层中实现OBSAI规范的固定逻辑功能,包括集成的高速SERDES和编码/译码逻辑。可编程逻辑块能灵活地实现数据链路层和传输层功能,这样设计者就能定制应用层。现在低成本FPGA具有必须的SERDES、可编程逻辑和DSP功能,使下一代基站卡达到很高的集成度,而先前用高端FPGA或ASSP/FPGA组合不能达到这样的价格和尺寸。
结论
无线技术不断发展时,无线设备供应商依赖FPGA实现多种功能。OBSAI是新的演进的无线协议的一个例子,可以完全用FPGA来支持。用灵活的,低成本FPGA实现设计有很多优点。能够使产品很快地上市,能适应规范的变化而无需修改硬件,灵活的实现各种特性,将多种功能整合至一块芯片,并适合大批量的生产。在OBSAI-RP3-01的情况,用各种遥控RF单元(RRU)支持演进的基站结构,基站结构可以是链、环形和树状,这有力地证明了FPGA的可编程特性为实现这些功能提供了理想的平台。
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